[發明專利]一種抗熱腐蝕性好的Ni高溫合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202110492320.3
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113265563B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 束國剛;劉偉;徐超;段方苗;余志勇;孫健;張濤
• 申請（專利權）人: 中國聯合重型燃氣輪機技術有限公司
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C22F1/10
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廉世坤

本發明公開了一種抗熱腐蝕性好的Ni高溫合金，其中，包括：C：0.05～0.16％；Cr：6.5～12.0％；Ru：0.5～4.0％；Y：0.05～0.16％；Co：9.0～11.2％；W：9.0～11.2％；Mo：0.2～1.0％；Al：5.0～6.0％；Ti：0.5～1.5％；B：0.01～0.02％；Zr：0.004～0.06％；Mg：0.001～0.005％；Re：0～3.0％；余量為Ni和不可避免的雜質，以質量計；本發明通過向合金中引入Ru元素，從而提升了合金中Cr的含量，當Cr和Ru的質量百分含量滿足關系式9.0％≤Cr+Ru≤15.0％時，本發明中的合金可以在保證合金強度的同時提高Ni基高溫合金的抗熱腐蝕性能。

技術領域

本發明屬于高溫合金技術領域，具體涉及一種長時穩定性好的高溫合金，特別地，還涉及一種長時穩定性好的高溫合金的制備方法。

背景技術

隨著我國航空航天事業的飛速發展，對目前航空發動機和燃氣輪機的材料性能要求越來越高，其中，在沿海環境下工作的航空發動機和燃氣輪機，由于受到燃料燃燒時生成的 Na₂SO₄和沿海環境氣氛中NaCl的復合作用，對設備產生嚴重的熱腐蝕，加速了航空發動機葉片和燃氣輪機葉片的失效。因此，研制具有優異抗熱腐蝕性能、又具備高的高溫強度的葉片材料，對我國航空事業的發展有重要的意義。

Ni基高溫合金是目前最常用作航空發動機葉片和燃氣輪機葉片的材料，其表面有Cr₂O₃和Al₂O₃保護膜。當發生熱腐蝕時，合金表面沉積一層Na₂SO₄和NaCl混合鹽膜，在高溫下熔融，呈現為液態，熱腐蝕開始階段，在Cr₂O₃和Al₂O₃保護膜的保護下，腐蝕速率較慢，硫開始逐步擴散，此后，Na₂SO₄中的硫逐步穿透氧化膜，擴散到合金中，形成硫化物，而氧化膜也溶解到鹽中，在氧化膜中產生很大的生長應力而破壞氧化膜，使氧化膜變得疏松多孔，無法繼續保護膜內合金，同時鹽的成分變得更加有腐蝕性，會進一步加快腐蝕。因此，提升保護性氧化膜的穩定性和厚度，是提升合金抗腐蝕性的可行思路之一。

發明內容

本發明是基于發明人對以下事實和問題的發現和認識做出的：目前Ni基高溫合金的抗腐蝕性難以滿足日益發展的航空事業的需求，為提升Ni基高溫合金的抗腐蝕性能，可以通過提升保護性氧化膜的穩定性和厚度進行探索。

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明實施例提出一種抗熱腐蝕好的Ni基高溫合金及其制備方法，1、由于Cr含量過高會促進合金中TCP相的合成，所以通過向合金中引入Ru元素，抑制TCP相析出，從而提升了合金中Cr的含量，Cr₂O₃保護膜的厚度得到提升，進而可以在保證合金強度的同時提高Ni基高溫合金的抗熱腐蝕性能；2、引入活性元素Y，Y一方面可以有效緩解NaCl在熱腐蝕中帶來的氯化反應，使得腐蝕產物中的有害氯化物減少，最終保護性氧化膜的穩定性進一步提高，另一方面Y還可以讓Cr和Al比其他合金元素優先被氧化，形成具有保護性質的Cr₂O₃和Al₂O₃，提高Ni基高溫合金的抗熱腐蝕性能。

根據本發明實施例的抗熱腐蝕性好的Ni高溫合金，其中，包括：C：0.05～0.16％；Cr： 6.5～12.0％；Ru：0.5～4.0％；Y：0.05～0.16％；Co：9.0～11.2％；W：9.0～11.2％；Mo：0.2～1.0％； Al：5.0～6.0％；Ti：0.5～1.5％；B：0.01～0.02％；Zr：0.004～0.06％；Mg：0.001～0.005％； Re：0～3.0％；余量為Ni和不可避免的雜質，以質量計；